【Nature Plants】郭晓黎教授团队解析根结线虫“跨界模拟”寄生调控新机制

　　

南湖新闻网讯（通讯员 李文豪）近日，华中农业大学农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室、植物科学技术学院郭晓黎教授团队，在国际学术期刊Nature Plants发表题为“Root-knot nematode-derived RGF peptide mimics hijack host signaling to orchestrate feeding site formation”的研究论文。该研究发现根结线虫可分泌一类保守多肽激素，跨界模拟植物内源根分生组织生长因子（Root meristem Growth Factor；RGF），精准劫持宿主RGF受体信号通路，操纵根系细胞发育程序，诱导形成线虫取食位点，促进线虫的寄生。

根结线虫（Meloidogyne spp,）寄主范围广泛，是极具破坏性的专性固着内寄生线虫。线虫侵染植株后，可诱导中柱鞘或维管形成层细胞发生彻底重编程，形成多核的巨大细胞（Giant cells）作为唯一营养来源，同时促使周边细胞大量增殖，最终形成典型的根结（Gall）。研究表明，根结形成过程会调动多条植物发育通路，让细胞获得多能性的分生细胞活性。但线虫驱动发育重构的具体机制，一直是植物病理学与发育生物学领域亟待破解的关键难题。

植物内源根分生组织生长因子（RGF）属于酪氨酸磺基化修饰的小肽激素，对维持根尖干细胞稳态、调控根系生长发育起到关键作用。本研究从多种根结线虫基因组内，鉴定出编码RGF类小肽的效应蛋白基因，包括MgRGF、MiRGF1等。这类基因在线虫侵染初期的亚腹食道腺中高度表达，相关蛋白会通过口针分泌至植物质外体中。通过RNAi沉默此类基因后，线虫的寄生能力显著下降。

人工合成的线虫RGF小肽，在不同植物上呈现差异化作用效果：作用于拟南芥可促进根系伸长；作用于水稻、番茄则会造成根系短粗，同时细胞分裂活跃度提升、伸长区范围扩大。这种表型差异暗示了RGF信号通路的调控模式在不同植物物种中存在区别。

图1 根结线虫在早期寄生阶段分泌RGF效应蛋白

研究进一步通过生信分析，在水稻中鉴定出6个RGI同源受体OsRGI1至OsRGI6。分子对接与生化实验验证，水稻OsRGIs受体能直接识别并结合线虫RGF小肽。团队运用CRISPR/Cas9技术成功构建水稻OsRGIs五重突变体（rgi1,2,3,4,5）。该突变体对RGF小肽完全丧失敏感性，线虫侵染效率与巨大细胞数量均显著降低，证实OsRGIs受体在介导线虫寄生过程中发挥关键作用。

图2 OsRGIs作为线虫RGF小肽的受体发挥功能

研究还发现，线虫RGF小肽可以激活宿主RGIs受体介导的MAPK信号通路，同时上调PLT类转录因子的表达。研究进一步证实，水稻酪氨酸磺化小肽（Peptides containing Tyrosine Sulfation；PSY）基因（例如OsPSY5）是RGF信号通路的关键下游组分。功能研究表明，OsPSY5可正调控细胞伸长，有效促进线虫寄生进程。这些研究结果表明，根结线虫与宿主植物的磺基化肽（包括RGF、PSY肽等）可协同发挥关键信号作用，启动植物细胞重编程，使特定植物细胞发生去分化，最终形成全新的细胞类型。基于PSY肽权衡生长与胁迫响应的研究报道，线虫取食位点中PSY基因的诱导表达，不仅能够促进细胞生长，还可抑制PSYR介导的防御反应，从而助力线虫完成侵染与寄生过程。

图3 线虫RGF信号在取食位点形成过程中的作用模型

该研究揭示了线虫RGF小肽在根结线虫取食位点形成过程中的关键作用。研究结果不仅深化了学界对RGF肽信号调控植物基础发育机制的认识，也为通过阻断线虫RGF信号通路、培育作物抗线虫品种提供了潜在靶点。

华中农业大学植物科学技术学院博士研究生李文豪、硕士毕业生磨嘉敏为该论文共同第一作者，郭晓黎教授为论文通讯作者。华中农业大学博士代大东，硕士毕业生苏晓阳、吴昀睿、郭晓霖参与课题研究。该研究获得“十四五”国家重点研发计划（2023YFD1400400）、国家自然科学基金（32472508）以及华中农业大学自主创新基金（2662024ZKPY002）的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41477-026-02301-z